The focus of this study was the development of an improved correlation that more accurately quantifies the relationships between optimum salinity, optimum solubilization ratios, chemical formulation variables such as surfactant and co-solvent structures, and the EACN. Entrained in this study are improved correlations for co-solvent partition coefficients and correlations for the optimum salinity and solubilization ratio with EACN. Several trends in the oil-water partition coefficient were observed with the alcohol type (IBA and phenol), the number of ethylene oxide groups in the co-solvent, the EACN of the oil, temperature, and salinity. New EACN measurements were made using optimized formulations containing various combinations of primary surfactants, co-surfactants, co-solvents and alkali. The new EACN measurements ranged from 11.3 to 21.1. These new data significantly expand the total number of reliable EACN values available to understand and correlate chemical EOR formulation results. An improved correlation that more accurately quantifies the relationship between surfactant structure, co-solvents, oil, temperature, and optimum salinity was developed using a new and much larger high quality formulation dataset now available from studies done in recent years in the Center for Petroleum and Geosystems Engineering at the University of Texas at Austin. The correlation is useful for understanding the now very large number of microemulsion phase behavior experiments as well as the uncertainties associated with these data, and for suggesting new chemical structures to develop and test. / text

Les solvo-surfactants appartiennent à une nouvelle classe de molécules amphiphiles qui présentent à la fois les propriétés de tensioactifs et de solvants. Ils sont en effet capables de former des agrégats et peuvent ainsi solubiliser des composés hydrophobes. De plus, ces molécules présentent une volatilité importante, ce qui les rend particulièrement intéressantes pour des applications où cette propriété est décisive, notamment au cours de la solubilisation aqueuse de parfums. Dans un système solvo-surfactant/huile/eau (SHE), le comportement de phase est fortement influencé par l'hydrophobicité de l'huile. Le nombre équivalent de carbones d'alcane (EACN) de différentes huiles polaires est ainsi étudié. La diminution de l'EACN en comparaison avec les n-alcanes est reliée à leur fonctionnalisation et elle est rationnalisée grâce au paramètre d'empilement effectif. Les EACN de 94 huiles différentes ont été utilisés dans une analyse de régression multilinéaire basée sur les sigma moments de COSMO-RS, dans le but d'établir un modèle QSPR capable de prédire l'EACN d'hydrocarbones. Enfin, l'influence synergique de tensioactifs ioniques sur un système SHE est déterminée avec plusieurs huiles d'EACN différents. Il est montré que le tensioactif ionique augmente fortement la température de stabilité du pseudo système ternaire de même que l'efficacité de solubilisation de l'huile. Cependant, cette efficacité atteint un maximum à un certain ratio molaire en tensioactif ionique car ce dernier empêche le système de s'inverser. Ainsi, une microémulsion bicontinue, connue pour solubiliser une grande quantité d'huile et d'eau, ne peut pas être formée. / Solvo-surfactants are a relatively new class of amphiphiles, which exhibit properties of both, surfactants and solvents. They are able to form aggregates, wherein they can solubilise hydrophobic compounds. Furthermore they exhibit volatile characteristics, which make them interesting for applications where volatility is a key factor, such as aqueous fragrance solubilisations. In a solvo-surfactant/oil/water (SOW) system, the phase behaviour is strongly influenced by the hydrophobicity of the oil. Therefore the equivalent alkane carbon number (EACN) of several polar oils, such as dialkylethers, 2-alkanones, 1-chloroalkanes etc. was determined and the decrease in EACN with respect to n-alkanes was related to its functionalization, as well as rationalised with the effective packing parameter for each corresponding type of oil. The EACN of all 94 oils were then used in a multilinear regression analysis, based on COSMO-RS -moments, in order to establish a QSPR model, which is able to predict the EACN of any hydrocarbon oil. The influence of ionic surfactants was finally investigated in a SOW system, with various oils of different EACN. It was found that the ionic surfactant increases strongly the temperature stability of the (pseudo-)ternary system, as well as the efficiency to solubilise the oil. However the efficiency undergoes a maximum for a certain molar fraction of ionic surfactant, since the latter prevents the system to inverse. Thus a bicontinuous microemulsion cannot be formed, which is known to solubilise high amounts of oil and water.

La balance hydrophile-lipophile de tensioactifs et l‘hydrophobe de la phase huileuse sont des paramètres cruciaux dans la formulation des émulsions et des microémulsions. L'influence de l'addition d'alcools, des matières premières de parfumerie et d'agents tensioactifs sur la température d'inversion de phase (PIT) d'une émulsion de référence C10E4/octane/eau (fw = 0,5) a été étudiée. Les tensioactifs purs du type alcool polyéthoxylés (CiEj) montrent une variation linéaire de la PIT avec la fraction molaire x2 et peuvent être utilisées comme standards pour calibrer une échelle en termes de la pente dPIT/dx2. Ce paramètre conduit à une classification simple des tensioactifs par rapport au C10E4. Les valeurs positives et négatives correspondent à des tensioactifs plus ou moins hydrophiles par rapport au C10E4, respectivement. La comparaison des tensioactifs ioniques et non-ioniques ayant la même chaîne dodécyle permet le classement de différentes têtes hydrophiles. Plusieurs tensioactifs utilisés dans l‘industrie cosmétique, pharmaceutique et alimentaire et de nouveaux tensioactifs biosourcés ont été étudiés. Pour évaluer l‘hydrophobie des esters, une approche différente est utilisée en étudiant le comportement de phase des systèmes C10E4/ester/eau. Quinze esters ont été étudiées et leurs nombre de carbone équivalent (EACN) ont été déterminées à partir de la température T*de la queue du diagramme de fish. L'influence de la structure chimique des monoesters sur l'EACN a été rationalisé en termes la position du groupe ester et le nombre total de carbone, et s'explique par l'influence de ces huiles sur le paramètre d‘empilement "effectif" dans la couche interfaciale. / The hydrophilic-lipophilic balance of surfactants and the hydrophobicity of the oil phase are key factors in the formulation of emulsions and microemulsions. The influence of the addition of alcohols, some perfumery raw materials and surfactants on the phase inversion temperature (PIT) of a reference C10E4/n-octane/water emulsion (fw = 0,5) has been studied. Well-defined polyethoxylated alkyl surfactants (CiEj) show a linear variation of the PIT with their molar fraction x2 and can be used as standards to calibrate a scale in terms of the slope dPIT/dx2. This parameter leads to a simple classification of surfactants with respect to C10E4. Positive and negative values correspond to more or less hydrophilic surfactants compared to C10E4, respectively. The comparison of various ionic and non-ionic surfactants having the same dodecyl chain tail allows ranking the polar head hydrophilicity. Several industrial surfactants used in cosmetic, pharmaceutical and food industries and new bio-based surfactants were investigated. In order to class esters oils, a different approach based on the phase behavior of C10E4/ester oil/water systems was developed. Fifteen ester oils were studied and their Equivalent Alkane Carbon Numbers (EACNs) were determined from the so-called fish-tail temperature T* of the fish diagrams. The influence of the chemical structure of linear monoester on EACN was quantitatively rationalized in terms of ester bonds position and total carbon number, and explained by the influence of these polar oils on the "effective" packing parameter of the interfacial layer.